(57)【要約】  車両用空調システム（１）は、車室内空間に繋がる空気流路（５）中に第１冷媒蒸発器（６）および第２冷媒凝縮器（７）が配設されたＨＶＡＣユニット（２）と、冷媒圧縮機（８）、冷媒切替え手段（９）、外気と熱交換する第１冷媒凝縮器（１０）、第１膨張弁（１３）、および第１冷媒蒸発器（６）が順次接続されるとともに、第２冷媒凝縮器（７）が冷媒切替え手段（９）を介して第１冷媒凝縮器（１０）と並列に接続されているヒートポンプサイクル（３）とを備えている。車室内からの換気流路（１７）中に配設された第２冷媒蒸発器（１６）および第２膨張弁（１５）を具備する排熱回収回路（２１）が、ヒートポンプサイクル（３）の第１膨張弁（１３）および第１冷媒蒸発器（６）に対して並列に接続されている。
2011016264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内空間に繋がる空気流路中に配設されている第１冷媒蒸発器および第２冷媒凝縮器により温調された空気流を車室内へと吹出すＨＶＡＣユニットと、
冷媒圧縮機、冷媒循環方向を切替える冷媒切替え手段、外気との熱交換により冷媒を凝縮する第１冷媒凝縮器、第１膨張弁、および前記第１冷媒蒸発器がこの順に接続されているとともに、前記第２冷媒凝縮器が前記冷媒切替え手段を介して前記第１冷媒凝縮器と並列に接続されているヒートポンプサイクルと、を備え、
前記ヒートポンプサイクルには、前記第１膨張弁および前記第１冷媒蒸発器に対して、前記車室内からの換気流路中に配設されている排熱回収用の第２冷媒蒸発器および第２膨張弁を具備する排熱回収回路が並列に接続されている車両用空調システム。
【請求項２】
前記ＨＶＡＣユニットの前記第１冷媒蒸発器の上流側および／または前記第２冷媒凝縮器の下流側の前記空気流路中に、空気加熱用の第１ＰＴＣヒータが設けられている請求項１に記載の車両用空調システム。
【請求項３】
暖房立ち上がり時、前記第１ＰＴＣヒータを動作させ、内気循環モードまたは内気混入モードで暖房運転を開始させる請求項２に記載の車両用空調システム。
【請求項４】
前記換気流路中の前記第２冷媒蒸発器の上流側に、空気加熱用の第２ＰＴＣヒータが設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の車両用空調システム。
【請求項５】
暖房立ち上がり時、前記第２ＰＴＣヒータを動作させ、内気循環モードまたは内気混入モードで暖房運転を開始させる請求項４に記載の車両用空調システム。
【請求項６】
前記第２冷媒蒸発器の表面温度または前記第２冷媒蒸発器を通過した空気の吹出し温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記温度センサによって検出された温度が所定の温度を下回った場合に、前記第２ＰＴＣヒータの出力が上げられるか、または前記冷媒圧縮機の回転数が下げられる請求項４または５に記載の車両用空調システム。
【請求項７】
前記第２ＰＴＣヒータの出力は、前記温度センサによって検出された温度が前記所定の温度を下回らないようにする必要最小限の出力とされる請求項６に記載の車両用空調システム。
【請求項８】
前記冷媒圧縮機の低圧側の圧力を検出する低圧センサをさらに備え、
前記低圧センサによって検出された圧力が所定の圧力を下回った場合に、前記第２ＰＴＣヒータの出力が上げられるか、または前記冷媒圧縮機の回転数が下げられる請求項４ないし７のいずれかに記載の車両用空調システム。
【請求項９】
前記第２ＰＴＣヒータの出力は、前記低圧センサによって検出された圧力が前記所定の圧力を下回らないようにする必要最小限の出力とされる請求項８に記載の車両用空調システム。
【請求項１０】
前記第２ＰＴＣヒータは、前記第２冷媒蒸発器の鉛直下方を避けるようにして配置されている請求項４ないし９のいずれかに記載の車両用空調システム。
【請求項１１】
前記第２膨張弁を迂回するように前記排熱回収回路に接続され、開閉弁を具備する第２膨張弁迂回回路と、
前記第２冷媒蒸発器の出口側と前記第１冷媒凝縮器の入口側とを連絡するように前記排熱回収回路と前記ヒートポンプサイクルに接続され、第３膨張弁を具備する第１連絡回路と、
前記第１冷媒凝縮器の出口側と前記冷媒圧縮機の入口側とを連絡するように前記ヒートポンプサイクルに接続された第２連絡回路と
をさらに備える請求項１ないし１０のいずれかに記載の車両用空調システム。
【請求項１２】
前記車室内に湿度センサが設けられ、内気循環モードまたは内気混入モードで暖房運転中に該湿度センサにより窓曇りが検知されたとき、外気導入モードに切替えるとともに、前記排熱回収回路を動作させて前記第２冷媒蒸発器により換気排熱を回収し、暖房運転させる請求項１ないし１１のいずれかに記載の車両用空調システム。
【請求項１３】
前記第１膨張弁および前記第２膨張弁が、電磁開閉弁が一体化されている電磁開閉弁付温度式自動膨張弁とされている請求項１ないし１２のいずれかに記載の車両用空調システム。
【請求項１４】
前記ヒートポンプサイクルは、前記第１冷媒凝縮器および前記第２冷媒凝縮器で凝縮された液冷媒を溜めるレシーバを備えており、該レシーバには、前記第１冷媒凝縮器および前記第２冷媒凝縮器からの冷媒流入口に各々逆流阻止手段が一体的に組み込まれている請求項１ないし１３のいずれかに記載の車両用空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車等の空調に適した車両用空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車に用いられる空調システムは、エンジンが搭載されていないことから、エンジン冷却水などの燃焼排熱を利用した暖房運転を行うことができない。また、エンジンに代わる走行用モータやバッテリ等からの排熱を利用することは可能であるが、排熱量が少ないため、排熱のみを熱源とした暖房システムは成立しない。一方、電気ヒータを用いた暖房システムが考えられるが、バッテリ容量に対する暖房消費電力が大きいことから、車両の走行距離が著しく低下してしまうという問題がある。【０００３】
そこで、電気自動車用の空調システムとして、電動圧縮機を備えたヒートポンプ方式のシステムが考えられているが、暖房時、冷媒回路を切替えて凝縮器を蒸発器とし、また蒸発器を凝縮器として使用するリバース式ヒートポンプの場合、低外気温時に車室外に設置されている凝縮器（暖房時は、蒸発器として機能する）のデフロスト運転が必要、暖房能力が不足、除湿運転が不可、冷暖房切替え時の窓曇り等々の問題を有していた。【０００４】
また、上記リバース式ヒートポンプでは、低外気温条件下で暖房運転した場合、車室外に設置されている蒸発器（冷房時は凝縮器として機能する）での冷媒の蒸発作用が大きく変動するため、起動時に液圧縮運転を起こしたり、異常低圧運転に陥ることにより圧縮機に過剰な負荷がかかったりし、圧縮機が破損に至る場合がある。こうした事態の発生を防止するため、圧縮機の吸入側にアキュームレータや吸入冷媒圧力検知手段を設置したりしているが、システムが複雑で高価になるという問題があった。【０００５】
このため、従来から様々な改善案が提示されており、暖房時の熱源として、インバータを含む走行用モータやバッテリからの排熱、あるいは車室内からの換気排熱の利用等はもちろんのこと、これらの排熱だけでは能力不足、あるいは排熱を利用できるようになるまでには時間がかかること等から、電気式ヒータや燃焼式ヒータを併用することも考えられている（例えば、特許文献１，２，３参照）。【０００６】
また、ヒートポンプシステムを用いたＨＶＡＣユニット（Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｉｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）における冷媒蒸発器の上流側または第２冷媒凝縮器の下流側にＰＴＣヒータ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｈｅａｔｅｒ）を設置し、これを暖房用の補助熱源とするようにしたものが提案されている（例えば、特許文献４，５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−３２９５４４号公報（図１参照）
【特許文献２】特開２００９−２３３７３号公報（図１参照）
【特許文献３】特許第３３２１８７１号公報（図１〜図３参照）
【特許文献４】特開平８−５８３５８号公報（図１参照）
【特許文献５】特開平８−９１０４１号公報（図１〜図２参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１，２に示されるように、排熱を回収するため、ヒートポンプサイクルとは別系統の排熱回収サイクルを設けたものでは、回路構成が複雑となり、部品点数が増大して装置が大型化し、車両に対する搭載性が低下するのみならず、システムが非常に高コストになるという問題があった。また、特許文献３に示されたものは、ヒートポンプサイクルにより換気排熱を回収できる構成とされているが、ヒートポンプによる除湿運転ができないという問題を有している。【０００９】
さらに、特許文献４，５に示されたものは、ＰＴＣヒータを併用したシステム構成とされているが、排熱を利用した暖房運転が行えるものではなく、これだけでは低外気温時における熱源不足は否めず、高効率の暖房運転は望むべくもなかった。また、ＰＴＣヒータの利用率が高くなることから、バッテリ容量に対する暖房消費電力が増加し、車両の走行距離が低下してしまうことは避けられなかった。【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、冷媒で排熱回収できるシステムとし、コンパクト化、低コスト化を図るとともに、車室外に設置した第１冷媒凝縮器のデフロスト運転や熱源不足、除湿運転、冷暖房切替え時の窓曇り等々の問題をも解決できる電気自動車に好適な車両用空調システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の車両用空調システムは、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる車両用空調システムは、車室内空間に繋がる空気流路中に配設されている第１冷媒蒸発器および第２冷媒凝縮器により温調された空気流を車室内へと吹出すＨＶＡＣユニットと、冷媒圧縮機、冷媒循環方向を切替える冷媒切替え手段、外気との熱交換により冷媒を凝縮する第１冷媒凝縮器、第１膨張弁、および前記第１冷媒蒸発器がこの順に接続されているとともに、前記第２冷媒凝縮器が前記冷媒切替え手段を介して前記第１冷媒凝縮器と並列に接続されているヒートポンプサイクルと、を備えている。前記ヒートポンプサイクルには、前記第１膨張弁および前記第１冷媒蒸発器に対して、前記車室内からの換気流路中に配設されている排熱回収用の第２冷媒蒸発器および第２膨張弁を具備する排熱回収回路が並列に接続されている。【００１２】
本発明によれば、車室内空間に繋がるＨＶＡＣユニットの空気流路中に配設されている第１冷媒蒸発器および第２冷媒凝縮器を含んで構成されているヒートポンプサイクルの第１膨張弁および第１冷媒蒸発器に対して、換気流路中に配設されている排熱回収用の第２冷媒蒸発器および第２膨張弁を具備する排熱回収回路が並列に接続された構成とされているため、冷房時には、第１冷媒凝縮器を凝縮器、ＨＶＡＣユニットの第１冷媒蒸発器を蒸発器とした冷房サイクルにより冷房運転を行い、中間期などの除湿運転が必要な状況下においては、ＨＶＡＣユニットの第２冷媒凝縮器を凝縮器、第１冷媒蒸発器を蒸発器とした除湿サイクルにより除湿運転を行い、暖房時には、ＨＶＡＣユニットの第２冷媒凝縮器を凝縮器、換気流路中に配設されている排熱回収用の第２冷媒蒸発器を蒸発器とした暖房サイクルにより換気排熱を熱源とした高効率、高能力の暖房運転を行うことができる。従って、別系統の排熱回収サイクルを備えたシステムに比べ、回路構成を簡素にし、部品点数を大幅に削減してシステムをコンパクト化することができ、車両に対する搭載性の向上と低コスト化を図ることができる。また、外気から吸熱するヒートポンプとは異なり、低外気温時に車室外に設置の第１冷媒凝縮器のデフロスト運転をほとんど不要にできることから、暖房効率を高めることができるとともに、車室外に設置された蒸発器を使用して運転されることがなく、蒸発器での蒸発作用が安定化されるため、アキュームレータや吸入冷媒圧力検知手段の設置を省略化し、システムのコンパクト化、低コスト化を図ることができる。更に、中間期などの除湿運転が必要な状況下においては、ヒートポンプサイクルによる除湿運転をも実現することができる。【００１３】
本発明の車両用空調システムにおいては、前記ＨＶＡＣユニットの前記第１冷媒蒸発器の上流側および／または前記第２冷媒凝縮器の下流側の前記空気流路中に、空気加熱用の第１ＰＴＣヒータが設けられていることが好ましい。【００１４】
この構成によれば、ＨＶＡＣユニットの第１冷媒蒸発器の上流側および／または第２冷媒凝縮器の下流側の空気流路中に、空気加熱用の第１ＰＴＣヒータが設けられているため、低外気温時や暖房立ち上がり時あるいは窓曇り時等々の暖房能力が不足する状況下では、ヒートポンプ運転と同時に一時的に第１ＰＴＣヒータを動作させることによって吹出し空気温度を上昇させ、暖房能力の不足を補うことができる。従って、必要な最大暖房能力を十分に確保することができるとともに、電気ヒータを主熱源とした暖房運転に比べ、第１ＰＴＣヒータの利用率を下げることで高効率運転が実現でき、暖房消費電力の増大による車両走行距離の低下を抑制することができる。【００１５】
上記車両用空調システムにおいては、暖房立ち上がり時、前記第１ＰＴＣヒータを動作させ、内気循環モードまたは内気混入モードで暖房運転を開始させることが好ましい。【００１６】
この構成によれば、暖房立ち上がり時、ＨＶＡＣユニットの空気流路中に設けられている第１ＰＴＣヒータを動作させ、内気循環モードまたは内気混入モードで暖房運転を開始させるようにしているため、低外気温下においても直ちに暖房を開始することができるとともに、能力不足を補い、必要な暖房能力を確保することができる。従って、外気温の如何にかかわらず直ちに暖房運転を開始することができるとともに、内気循環モードまたは内気混入モードにより早期に吹出し温度を上昇させ、暖房立ち上がり性能を改善することができる。【００１７】
さらに、本発明の車両用空調システムにおいては、前記換気流路中の前記第２冷媒蒸発器の上流側に、空気加熱用の第２ＰＴＣヒータが設けられていることが好ましい。【００１８】
この構成によれば、換気流路中の第２冷媒蒸発器の上流側に、空気加熱用の第２ＰＴＣヒータが設けられているため、車室内の温度が低く、車外に排出する換気から排熱が回収できない場合でも、第２ＰＴＣヒータに通電すると同時に冷媒圧縮機を駆動することにより、換気流路中の第２冷媒蒸発器を蒸発器、ＨＶＡＣユニットの第２冷媒凝縮器を凝縮器とした暖房ヒートポンプサイクルにより高能力、高効率の暖房運転を行うことができる。従って、外気温の如何にかかわらず直ちに暖房運転を開始することができ、暖房立ち上がり性能を改善することができる。【００１９】
上記車両用空調システムにおいては、暖房立ち上がり時、前記第２ＰＴＣヒータを動作させ、内気循環モードまたは内気混入モードで暖房運転を開始させることが好ましい。【００２０】
この構成によれば、暖房立ち上がり時、換気流路中に設けられている第２ＰＴＣヒータを動作させ、内気循環モードまたは内気混入モードで暖房運転を開始させるようにしているため、低外気温下においても直ちに暖房を開始することができるとともに、能力不足を補い、必要な暖房能力を確保することができる。従って、外気温の如何にかかわらず直ちに暖房運転を開始することができるとともに、内気循環モードまたは内気混入モードにより早期に吹出し温度を上昇させ、暖房立ち上がり性能を改善することができる。【００２１】
上記車両用空調システムにおいては、前記第２冷媒蒸発器の表面温度または前記第２冷媒蒸発器を通過した空気の吹出し温度を検出する温度センサがさらに備えられ、前記温度センサによって検出された温度が所定の温度を下回った場合に、前記第２ＰＴＣヒータの出力が上げられるか、または前記冷媒圧縮機の回転数が下げられることが好ましい。【００２２】
この構成によれば、低外気温下における暖房立ち上がり時のように暖房能力が要求される場合に、温度センサによって検出された第２冷媒蒸発器の表面温度または第２冷媒蒸発器を通過した空気の吹出し温度が、例えば第２冷媒蒸発器への着霜の発生が想定される所定の温度を下回ると、第２ＰＴＣヒータの出力が上げられる。したがって、冷媒圧縮機の回転数を低下させずに必要な暖房能力を確保しながら、第２ＰＴＣヒータによって第２冷媒蒸発器への着霜を防ぎ、第２冷媒蒸発器の能力低下及び高圧縮比運転または液圧縮運転による冷媒圧縮機の破損を確実に防止することができる。
あるいは、ＨＶＡＣユニットの空気流路からの空気の吹出し温度がある程度高く、暖房能力が足りていると判断される場合に、温度センサによって検出された第２冷媒蒸発器の表面温度または第２冷媒蒸発器を通過した空気の吹出し温度が、例えば第２冷媒蒸発器への着霜の発生が想定される所定の温度を下回ると、冷媒圧縮機の回転数が下げられる。これにより、第２冷媒蒸発器への着霜を防ぎ、第２冷媒蒸発器の能力低下及び高圧縮比運転または液圧縮運転による冷媒圧縮機の破損を確実に防止することができる。このとき、第２ＰＴＣヒータの出力は上げられずに冷媒圧縮機の回転数が下げられるので、バッテリ容量に対する暖房消費電力を抑え、車両の走行距離の低下を最小限に抑えることができる。【００２３】
上記車両用空調システムにおいては、前記第２ＰＴＣヒータの出力は、前記温度センサによって検出された温度が前記所定の温度を下回らないようにする必要最小限の出力とされることが好ましい。【００２４】
この構成によれば、ＰＴＣヒータの出力は、例えば第２冷媒蒸発器における着霜を防ぐことのできる範囲で極力小さな出力とされるので、車両のバッテリ容量に対する暖房消費電力を抑え、車両の走行距離の低下を極力抑えることができる。【００２５】
上記車両用空調システムにおいては、前記冷媒圧縮機の低圧側の圧力を検出する低圧センサがさらに備えられ、前記低圧センサによって検出された圧力が所定の圧力を下回った場合に、前記第２ＰＴＣヒータの出力が上げられるか、または前記冷媒圧縮機の回転数が下げられることが好ましい。【００２６】
この構成によれば、低外気温下における暖房立ち上がり時のように暖房能力が要求される場合に、低圧センサによって検出された冷媒圧縮機の低圧側の圧力が、例えば冷媒圧縮機における高圧縮比運転または液圧縮運転の発生が想定される所定の圧力を下回ると、第２ＰＴＣヒータの出力が上げられる。したがって、冷媒圧縮機の回転数を低下させずに必要な暖房能力を確保しながら、第２ＰＴＣヒータによって第２冷媒蒸発器への着霜を防ぎ、冷媒圧縮機の低圧側の圧力が上記所定の圧力を下回らないようにして、冷媒圧縮機における高圧縮比運転または液圧縮運転を確実に防止することができる。
あるいは、ＨＶＡＣユニットの空気流路からの空気の吹出し温度がある程度高く、暖房能力が足りていると判断される場合に、低圧センサによって検出された冷媒圧縮機の低圧側の圧力が、例えば冷媒圧縮機における高圧縮比運転または液圧縮運転の発生が想定される所定の圧力を下回ると、冷媒圧縮機の回転数が下げられる。これにより、第２冷媒蒸発器への着霜を防ぎ、冷媒圧縮機における高圧縮比運転または液圧縮運転を防止することができる。このとき、第２ＰＴＣヒータの出力は上げられずに冷媒圧縮機の回転数が下げられるので、バッテリ容量に対する暖房消費電力を抑え、車両の走行距離の低下を最小限に抑えることができる。【００２７】
上記車両用空調システムにおいては、前記第２ＰＴＣヒータの出力は、前記低圧センサによって検出された圧力が前記所定の圧力を下回らないようにする必要最小限の出力とされることが好ましい。【００２８】
この構成によれば、ＰＴＣヒータの出力は、例えば冷媒圧縮機における高圧縮運転または液圧縮運転の発生を防ぐことのできる範囲で極力小さな出力とされるので、車両のバッテリ容量に対する暖房消費電力を抑え、車両の走行距離の低下を極力抑えることができる。【００２９】
上記車両用空調システムにおいては、前記第２ＰＴＣヒータは、前記第２冷媒蒸発器の鉛直下方を避けるようにして配置されていることが好ましい。【００３０】
この構成によれば、ＰＴＣヒータは、第２冷媒蒸発器の上流側に設けられているとともに、第２冷媒蒸発器の鉛直下方を避けるようにして配置されているので、第２冷媒蒸発器に結露や着霜が発生した場合にも、この第２冷媒蒸発器からＰＴＣヒータに水分が飛散したり垂れ落ちたりすることがなく、水分によるＰＴＣヒータの故障を防ぎ、ＰＴＣヒータを安全に作動させることができる。【００３１】
上記車両用空調システムにおいては、前記第２膨張弁を迂回するように前記排熱回収回路に接続され、開閉弁を具備する第２膨張弁迂回回路と、前記第２冷媒蒸発器の出口側と前記第１冷媒凝縮器の入口側とを連絡するように前記排熱回収回路と前記ヒートポンプサイクルに接続され、第３膨張弁を具備する第１連絡回路と、前記第１冷媒凝縮器の出口側と前記冷媒圧縮機の入口側とを連絡するように前記ヒートポンプサイクルに接続された第２連絡回路とをさらに備えることが好ましい。【００３２】
この構成によれば、車両用空調システムの暖房運転時に、上記開閉弁を開放することによって、第２冷媒蒸発器の除霜を実施することができる。この場合、冷媒は、冷媒圧縮機から、ＨＶＡＣユニットの第２冷媒凝縮器、開放弁、第２冷媒蒸発器、第３膨張弁、第１冷媒凝縮器を経て、冷媒圧縮機に戻る経路を循環する。ここで、開閉弁が第２膨張弁迂回回路を開放しているので、冷媒は第２膨張弁を迂回して第２膨張弁迂回回路を通過する。したがって、冷媒は開閉弁の前後で減圧されず、開閉弁を通過した液冷媒は、中温のまま第２冷媒蒸発器に流入する。そして、この中温の液冷媒により、第２冷媒蒸発器を除霜することができる。
第２冷媒蒸発器を通過した冷媒は、第１連絡回路に設けられた第３膨張弁により減圧されて低圧の液冷媒となり、第１冷媒凝縮器に至る。この低圧の液冷媒は、第１冷媒凝縮器を通る間に、外気との熱交換により吸熱して、低圧のガス冷媒となり、冷媒圧縮機に吸入される。すなわち、第２冷媒蒸発器の除霜を実施する間は、第１冷媒凝縮器は蒸発器として機能する。さらに、低圧のガス冷媒は冷媒圧縮機で圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となり、第２冷媒凝縮器で車室内の空気に放熱することにより凝縮液化される。この中温の液冷媒は、再び開放弁を通過して第２冷媒蒸発器に流入する。
このように、車両用空調システムの暖房運転を継続しながら、第２冷媒蒸発器の除霜を実施することができる。【００３３】
さらに、本発明の車両用空調システムにおいては、前記車室内に湿度センサが設けられ、内気循環モードまたは内気混入モードで暖房運転中に該湿度センサにより窓曇りが検知されたとき、外気導入モードに切替えるとともに、前記排熱回収回路を動作させて前記第２冷媒蒸発器により換気排熱を回収し、暖房運転させることが好ましい。【００３４】
この構成によれば、車室内に湿度センサが設けられ、内気循環モードまたは内気混入モードで暖房運転中に該湿度センサにより窓曇りが検知されたとき、外気導入モードに切替えるとともに、排熱回収回路が動作させて第２冷媒蒸発器により換気排熱を回収し、暖房運転させるようにしているため、湿度センサが窓曇りを検知したとき、排熱回収により必要な暖房能力を確保しつつ、外気導入モードに切替えて暖房運転させることで速やかに窓の曇りを除去することができる。従って、冷暖房切替え時の窓曇り等の問題をもクリアすることができる。【００３５】
さらに、本発明の車両用空調システムにおいては、前記第１膨張弁および前記第２膨張弁が、電磁開閉弁と一体化されている電磁開閉弁付温度式自動膨張弁とされていることが好ましい。【００３６】
この構成によれば、第１膨張弁および第２膨張弁が、電磁開閉弁と一体化されている電磁開閉弁付温度式自動膨張弁とされているため、第１冷媒蒸発器または第２冷媒蒸発器のいずれを使用するかによって、不使用側の冷媒回路を電磁開閉弁で閉鎖するとともに、使用側の冷媒回路では、蒸発器出口の冷媒温度と圧力を検知して開度が自動調整される温度式自動膨張弁により、蒸発器出口の冷媒過熱度を一定に制御することができる。従って、蒸発器出口冷媒圧力検出手段および蒸発器出口冷媒温度検出手段を必要とする電子膨張弁を使用したシステムに比べ、構成を簡素化し、低コスト化することができる。【００３７】
さらに、本発明の車両用空調システムにおいては、前記ヒートポンプサイクルは、前記第１冷媒凝縮器および前記第２冷媒凝縮器で凝縮された液冷媒を溜めるレシーバを備えており、該レシーバには、前記第１冷媒凝縮器および前記第２冷媒凝縮器からの冷媒流入口に逆流阻止手段が一体的に組み込まれていることが好ましい。【００３８】
この構成によれば、ヒートポンプサイクルが、第１冷媒凝縮器および第２冷媒凝縮器で凝縮された液冷媒を溜めるレシーバを備えており、該レシーバの第１冷媒凝縮器および第２冷媒凝縮器からの冷媒流入口に各々逆流阻止手段が一体的に組み込まれているため、運転モードに応じて使用しない冷媒回路をレシーバの冷媒流入口に組み込まれている逆流阻止手段（逆止弁）を介して遮蔽することができる。従って、レシーバおよび逆流阻止手段を個別に冷媒回路中に設けたシステムに比べ、フランジ等の接続部品が不要となり、システムのコンパクト化、低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によると、冷房時には、第１冷媒凝縮器を凝縮器、ＨＶＡＣユニットの第１冷媒蒸発器を蒸発器とした冷房サイクルにより冷房運転を行い、中間期などの除湿運転が必要な状況下においては、ＨＶＡＣユニットの第２冷媒凝縮器を凝縮器、第１冷媒蒸発器を蒸発器とした除湿サイクルにより除湿運転を行い、暖房時には、ＨＶＡＣユニットの第２冷媒凝縮器を凝縮器、換気流路中に配設されている排熱回収用の第２冷媒蒸発器を蒸発器とした暖房サイクルにより換気排熱を熱源とした高効率、高能力の暖房運転を行うことができるため、別系統の排熱回収サイクルを備えたシステムに比べ、回路構成を簡素にし、部品点数を大幅に削減してシステムをコンパクト化することができ、従って、車両に対する搭載性の向上と低コスト化を図ることができる。また、外気から吸熱するヒートポンプとは異なり、低外気温時に車室外に設置の第１冷媒凝縮器のデフロスト運転をほとんど不要にできることから、暖房効率を高めることができるとともに、車室外に設置された蒸発器を使用して運転されることがなく、蒸発器での蒸発作用が安定化されるため、アキュームレータや吸入冷媒圧力検知手段の設置を省略化し、システムのコンパクト化、低コスト化を図ることができる。更に、中間期などの除湿運転が必要な状況下においては、ヒートポンプサイクルによる除湿運転をも実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用空調システムの構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る車両用空調システムの構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る車両用空調システムの構成図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る車両用空調システムの構成図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る車両用空調システムにおける、第２ＰＴＣヒータと第２冷媒蒸発器の配置状況を示す拡大図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る車両用空調システムにおける、第２ＰＴＣヒータと第２冷媒蒸発器の配置状況の変形例を示す拡大図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る車両用空調システムの構成図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る車両用空調システムに用いる温度式自動膨張弁の構成図である。
【図９Ａ】本発明の第７実施形態に係る車両用空調システムに用いるレシーバの縦断面図である。
【図９Ｂ】本発明の第７実施形態に係る車両用空調システムに用いるレシーバの平面図である。
【図９Ｃ】図９Ｂに示したレシーバの、Ｃ−Ｃ拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係る車両用空調システム１の構成図が示されている。
本実施形態の車両用空調システム１は、ＨＶＡＣユニット（Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｉｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２と、ヒートポンプサイクル３と、換気排熱回収ユニット４とを備えている。
【００４２】
ＨＶＡＣユニット２は、車室内からの内気または外気、あるいは内気と外気の混合空気のいずれかを切替え導入し、下流側に圧送するブロア５と、ブロア５に連なる空気流路６中に上流側から下流側にかけて順次配設されている第１冷媒蒸発器７および第２冷媒凝縮器８とを有している。このＨＶＡＣユニット２は、一般に車室内前方のインストルメントパネル内に設置されており、第１冷媒蒸発器７および第２冷媒凝縮器８によって温調された空気流を、車室内に向けて開口されている複数の吹出し口から選択された任意の吹出しモードに対応して車室内へと吹出し、車室内を設定温度に空調するように構成されている。
【００４３】
換気排熱回収ユニット４は、車室内空気を車外に排出する換気流路１９と、該換気流路１９中に配設された第２冷媒蒸発器１８とを有している。換気流路１９には、ファン２４が設けられているとともに、その出口には車内圧力調整弁（ＰＲＶ；Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｒｅｌｉｅｆ  Ｖａｌｖｅ）２５が設けられており、車室内の圧力が設定圧以上になったとき、あるいはファン２４が駆動されたとき、ＰＲＶ２５が自動的に開放されるようになっている。
【００４４】
ヒートポンプサイクル３は、冷媒圧縮機９と、冷媒循環方向を切替える冷媒切替え手段１０と、外気と熱交換して冷媒を凝縮する第１冷媒凝縮器１１と、逆止弁１２と、凝縮された液冷媒を溜めるレシーバ１３と、冷媒を断熱膨張させる第１膨張弁（電子膨張弁）１４と、ＨＶＡＣユニット２内に設けられている上記第１冷媒蒸発器７および第２冷媒凝縮器８と、逆止弁１６と、冷媒を断熱膨張させる第２膨張弁（電子膨張弁）１７と、車室内空気を車外に排出する換気流路１９中に配設されている第２冷媒蒸発器１８とから構成されている。
【００４５】
このヒートポンプサイクル３は、上記の冷媒圧縮機９、冷媒切替え手段１０、第１冷媒凝縮器１１、逆止弁１２、レシーバ１３、第１膨張弁１４および第１冷媒蒸発器７をこの順に冷媒配管２０により接続して構成された閉サイクルの冷媒回路２１を有しており、この冷媒回路２１中の第１冷媒凝縮器１１および逆止弁１２に対して並列に、冷媒切替え手段１０を介して第２冷媒凝縮器８と逆止弁１６とを備えた並列回路２２が接続されている。
【００４６】
また、ヒートポンプサイクル３には、第１膨張弁１４および第１冷媒蒸発器７に対し、車室内からの換気流路１９中に配設されている第２冷媒蒸発器１８および第２膨張弁１７を具備する排熱回収回路２３が並列に接続されており、車室内より排出される換気から排熱が回収可能な構成とされている。
【００４７】
また、車両用空調システム１とは別に、電気自動車には、走行用モータ（インバータおよびバッテリを含んでもよい）４１を冷却するモータ冷却回路４０が設けられている。該モータ冷却回路４０は、冷却ポンプ４２、走行用モータ４１、電磁弁４３、リザーブタンク４４およびラジエータ４５がこの順に接続された回路とされている。
【００４８】
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記車両用空調システム１において、夏期などの冷房運転時、冷媒圧縮機９で圧縮された冷媒は、冷媒切替え手段１０を介して第１冷媒凝縮器１１側に循環され、外気と熱交換されることにより凝縮液化される。この液冷媒は、逆止弁１２、レシーバ１３を経て第１膨張弁１４に導かれ、減圧されて気液二相状態となり、第１冷媒蒸発器７に供給される。ここで、ブロア５から送風される内気または外気、あるいは内気と外気の混合空気と熱交換されることにより蒸発された冷媒は、冷媒圧縮機９へと吸入され、再圧縮される。一方、冷媒との熱交換により冷却された内気または外気、あるいは内気と外気の混合空気は車室内へと吹出され、冷房に供される。
【００４９】
また、中間期（春、秋等）などの除湿運転が必要な状況下において、冷媒圧縮機９で圧縮された冷媒は、冷媒切替え手段１０を介して並列回路２２側に循環され、第２冷媒凝縮器８で放熱されることにより凝縮液化される。この液冷媒は、逆止弁１６、レシーバ１３を経て第１膨張弁１４に導かれ、減圧されて気液二相状態となり、第１冷媒蒸発器７に供給される。これによって、ＨＶＡＣユニット２では、ブロア５から送風された内気または外気、あるいは内気と外気の混合空気が先ず第１冷媒蒸発器７で冷媒と熱交換されて冷却された後、その下流側で第２冷媒凝縮器８からの放熱により加熱され、車室内へと吹出されることになる。この際、第２冷媒凝縮器８での加熱量を調整し、設定温度の温調風とすることによって、ヒートポンプサイクル３による除湿運転を実現することができる。
【００５０】
更に、冬期などの暖房運転時、冷媒圧縮機９で圧縮された冷媒は、冷媒切替え手段１０を介して並列回路２２側に循環され、第２冷媒凝縮器８での放熱により凝縮液化される。この冷媒は、逆止弁１６、レシーバ１３、排熱回収回路２３を介して第２膨張弁１７に導かれ、減圧されて気液二相状態となり、換気流路１９中に設けられている第２冷媒蒸発器１８へと供給される。第２冷媒蒸発器１８では、ファン２４によって換気される車室内空気と冷媒とが熱交換され、該冷媒は換気から吸熱して蒸発された後、冷媒圧縮機９へと吸入され、再圧縮されるようになる。この間、ブロア５から送風された内気または外気、あるいは内気と外気の混合空気は、第２冷媒凝縮器８からの放熱で加熱された後、車室内へと吹出され、暖房に供される。
【００５１】
このように、換気される車室内空気から排熱を回収することにより、ヒートポンプ暖房を行うことができる。このため、本実施形態によると、換気流路１９中に設けられている排熱回収用の第２冷媒蒸発器１８を蒸発器とした暖房サイクルによって換気排熱を回収した高効率、高能力の暖房運転を行うことができる。
従って、別系統の排熱回収サイクルを備えたシステムに比べ、回路構成を簡素にし、部品点数を大幅に削減してシステムをコンパクト化することができ、車両に対する搭載性を向上することができるとともに、低コスト化を図ることができる。
【００５２】
また、外気から吸熱するヒートポンプとは異なり、低外気温時であっても車室内から換気流路１９を通過する空気がヒートポンプによる暖房運転またはＰＴＣヒータ２６，２７および２９等で外気より暖められることにより第２冷媒蒸発器１８がフロスト状態に至ることは非常に少なく、デフロスト運転を殆んど不要にできることから、デフロスト運転により暖房運転が中断されることがなく、暖房運転を連続し安定して行うことができ、暖房効率を高めることができるとともに、車室外に設置された蒸発器を使用して運転されることがなく、蒸発器での蒸発作用が安定化されるため、アキュームレータや吸入冷媒圧力検知手段の設置を省略化し、システムのコンパクト化、低コスト化を図ることができる。
更に、中間期などの除湿運転が必要な状況下においては、ヒートポンプサイクル３の第２冷媒凝縮器８を凝縮器、第１冷媒蒸発器７を蒸発器として機能させることにより、除湿運転をも実現することができる。
【００５３】
なお、第１冷媒凝縮器１１とレシーバ１３との間に設けられた逆止弁１２を開閉弁に変更してもよい。車両用空調システム１の暖房運転時には第１冷媒凝縮器１１が使用されないが、逆止弁１２に圧力が作用していないと逆止弁１２が適切に作動しないことがある。この場合、冷媒が並列回路２２から第１冷媒凝縮器１１に逆流して、液冷媒が第１冷媒凝縮器１１に溜まりこむ恐れがある。逆止弁１２を開閉弁に変更し、車両用空調システム１の暖房運転時にこの開閉弁を閉めることで、このような現象を回避することができる。
【００５４】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図２を用いて説明する。
本実施形態の車両用空調システム１Ａは、上記した第１実施形態の車両用空調システム１に対して、ＰＴＣヒータ２６，２７および湿度センサ２８を設けている点が異なっている。その他の点については、第１実施形態の車両用空調システム１と同様であるので説明は省略する。
本実施形態の車両用空調システム１Ａでは、図２に示されるように、ＨＶＡＣユニット２において、その空気流路６中の冷媒蒸発器７の上流側に、ＰＴＣヒータ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｈｅａｔｅｒ）２６を設置するとともに、第２冷媒凝縮器８の下流側に、ＰＴＣヒータ２７を設置した構成とされている。また、車室内に、窓の曇りを検知する湿度センサ２８を設けている。
【００５５】
上記のように、ＨＶＡＣユニット２の空気流路６中にＰＴＣヒータ２６，２７を設置することにより、低外気温時や暖房立ち上がり時で車室内温度が低く換気から排熱を回収できない時、あるいは窓曇り時等々のように暖房能力が不足する状況下において、ヒートポンプ運転と同時に一時的にＰＴＣヒータ２６，２７を動作させることによって吹出し空気温度を上昇させ、暖房能力の不足を補うことができる。従って、必要な最大暖房能力を十分に確保することができるとともに、電気ヒータを主熱源とした暖房運転に比べ、ＰＴＣヒータ２６，２７の利用率を下げることで高効率運転が実現でき、暖房消費電力の増大による車両走行距離の低下を抑制することができる。
【００５６】
特に、暖房立ち上がり時には、車室内の温度が低く、換気からの排熱回収を期待できないが、ＰＴＣヒータ２６，２７を動作させ、内気循環モードまたは内気混入モードで暖房運転を開始することによって、低外気温下においても直ちに暖房を開始することができるとともに、能力不足を補い、必要な暖房能力を確保することができる。従って、外気温の如何にかかわらず直ちに暖房運転を開始することができるとともに、内気循環モードまたは内気混入モードにより早期に吹出し温度を上昇させ、暖房立ち上がり性能を改善することができる。
【００５７】
また、車室内に窓の曇りを検知する湿度センサ２８が設けられており、内気循環モードまたは内気混入モードで暖房運転中に該湿度センサ２８により窓の曇りが検知されたとき、ブロア５の空気導入を外気導入モードに切替えるととともに、排熱回収回路２３に冷媒を流し、第２冷媒蒸発器１８により換気排熱を回収して暖房運転を行わせることができる。このため、窓曇りが検知されたとき、排熱回収により必要な暖房能力を確保しつつ、外気導入モードに切替えて暖房運転を行うことで、速やかに窓の曇りを除去することができる。従って、冷暖房切替え時の窓曇り等の問題をもクリアすることができる。
【００５８】
なお、本実施形態においては、第１冷媒蒸発器７の上流側および第２冷媒凝縮器８の下流側にそれぞれＰＴＣヒータ２６，２７を設けた構成としているが、いずれか一方のＰＴＣヒータ２６または２７のみを設けた構成としてもよい。また、第２冷媒凝縮器７の下流側に設けるＰＴＣヒータ２７は、第２冷媒凝縮器８と一体にモジュール化した構成としてもよい。
【００５９】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図３を用いて説明する。
本実施形態の車両用空調システム１Ｂは、上記した第１および第２実施形態の車両用空調システム１，１Ａに対して、換気流路１９中にＰＴＣヒータ２９を設けている点が異なっている。その他の点については、第１および第２実施形態の車両用空調システム１，１Ａと同様であるので説明は省略する。
本実施形態の車両用空調システム１Ｂでは、図３に示されるように、換気排熱回収ユニット４の換気流路１９中における第２冷媒蒸発器１８の上流側に、ＰＴＣヒータ２９を設置した構成とされている。なお、ＨＶＡＣユニット２の第２冷媒凝縮器８の下流側にＰＴＣヒータ２７を設置するとともに、車室内に窓の曇りを検知する湿度センサ２８を設けている点については、第２実施形態と同様である。
【００６０】
上記のように、換気流路１９中の第２冷媒蒸発器１８の上流側に、ＰＴＣヒータ２９を設置した構成とすることにより、暖房立ち上がり時で車室内の温度が低く換気から排熱を回収できない場合であっても、ＰＴＣヒータ２９に通電すると同時に冷媒圧縮機９を駆動することで、換気流路１９中の第２冷媒蒸発器１８を蒸発器、ＨＶＡＣユニット２の第２冷媒凝縮器８を凝縮器とした暖房サイクルによって直ちに高能力、高効率の暖房運転を実現ことができる。
【００６１】
従って、本実施形態によっても、外気温の如何にかかわらず直ちに暖房運転を開始することができ、暖房立ち上がり性能を改善することができる。この際、ＨＶＡＣユニット２に設けられているＰＴＣヒータ２６および／または２７を併用することによって、更に暖房効果を高めることができる。しかし、ここでのＰＴＣヒータ２６，２７の併用は、必ずしも必須のものではない。また、湿度センサ２８により窓の曇りが検知されたとき、外気導入モードに切替え、ＰＴＣヒータ２９に通電した排熱回収暖房サイクルとすることにより、より効果的に窓の曇りを除去することができる。
【００６２】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について、図４を用いて説明する。
本実施形態の車両用空調システム１Ｃは、第３実施形態の車両用空調システム１Ｂに対して、フロストセンサ（温度センサ）３０，３１および開閉弁１５を設けている点が異なっている。その他の点については、第３実施形態の車両用空調システム１Ｂと同様であるので説明は省略する。
本実施形態の車両用空調システム１Ｃでは、図４に示されるように、ＨＶＡＣユニット２内に設けられている第１冷媒蒸発器７にフロストセンサ３０が、換気排熱回収ユニット４Ａ内に設けられている第２冷媒蒸発器１８にフロストセンサ３１が、それぞれ設置されている。これらフロストセンサ３０，３１は、第１冷媒蒸発器７、第２冷媒蒸発器１８のフィンに直接取り付けられ、これら第１冷媒蒸発器７、第２冷媒蒸発器１８のフィンの温度を検出する。あるいは、この構成に代えて、フロストセンサ３０，３１は、第１冷媒蒸発器７、第２冷媒蒸発器１８の側面に設置され、第１冷媒蒸発器７、第２冷媒蒸発器１８を通過した空気の吹出し温度を検出するようになっていてもよい。
また、図４に示されるように、第１冷媒蒸発器７の出口側、すなわち第１冷媒蒸発器７の冷媒圧縮器９側には、開閉弁１５が設けられている。
【００６３】
換気排熱回収ユニット４の拡大図を図５に示す。この図５に示されるように、換気排熱回収ユニット４Ａ内の換気流路１９において、ＰＴＣヒータ２９は、第２冷媒蒸発器１８とファン２４の間、すなわち第２冷媒蒸発器１８の上流側に設けられている。さらに、ＰＴＣヒータ２９は、第２冷媒蒸発器１８の鉛直下方を避けるようにして配置されている。具体的には、ＰＴＣヒータ２９と第２冷媒蒸発器１８とは、互いに略平行となるように、それぞれ鉛直向きに配置されている。
あるいは、この構成に代えて、例えば図６に示すように、換気排熱回収ユニット４Ａ内の換気流路１９において、ＰＴＣヒータ２９は、第２冷媒蒸発器１８の上流側、かつ、第２冷媒蒸発器１８の鉛直上方に配置されていてもよい。
【００６４】
低外気温下で車両用空調システム１Ｃの暖房運転を開始した場合、ＨＶＡＣユニット２の空気流路５からの空気の吹出し温度が低く、暖房能力が不足していると判断され、必要な暖房能力を得るためには冷媒圧縮機９の回転数を上昇させる必要がある。この場合、車室内温度が比較的低く、ＰＴＣヒータ２７，２９による熱源が不足していると、第２冷媒蒸発器１８がフロスト状態に至りやすく（第２冷媒蒸発器１８への着霜が発生しやすく）、冷媒圧縮機９は低圧制限域に近いところで運転されることになる。
フロストセンサ３１によって検出された第２冷媒蒸発器１８のフィンの温度または第２冷媒蒸発器１８を通過した空気の吹出し温度が所定の温度を下回っている場合には、第２冷媒蒸発器１８への着霜の発生が予測される。この場合、冷媒圧縮機９の低圧側の圧力が低下して冷媒圧縮機９で高圧縮機運転または液圧縮運転が発生し、冷媒圧縮機９が故障する恐れがある。これを防ぐため、換気流路１９内において第２冷媒蒸発器１８の上流側に設置されたＰＴＣヒータ２９の出力を上げ、第２冷媒蒸発器１８への着霜を防ぐようにする。ただし、ＰＴＣヒータ２９の出力は、フロストセンサ３１によって検出された第２冷媒蒸発器１８のフィンの温度または第２冷媒蒸発器１８を通過した空気の吹出し温度が所定の温度を下回らないようにできる範囲で、すなわち第２冷媒蒸発器１８における着霜を防ぐことができる範囲で、極力小さな出力とする。
【００６５】
この制御により、冷媒圧縮機９の回転数を低下させずに必要な暖房能力を確保しながら、第２ＰＴＣヒータ２９によって第２冷媒蒸発器１８への着霜を防いで第２冷媒蒸発器１８内での冷媒の蒸発を維持し、冷媒圧縮機９における高圧縮比運転または液圧縮運転を確実に防止することができる。また、ＰＴＣヒータ２９の出力は、第２冷媒蒸発器１８への着霜を防ぐことのできる範囲で極力小さな出力とされるので、車両のバッテリ容量に対する暖房消費電力を抑え、車両の走行距離の低下を極力抑えることができる。
【００６６】
あるいは、フロストセンサ３１によって検出された第２冷媒蒸発器１８のフィンの温度または第２冷媒蒸発器１８を通過した空気の吹出し温度が所定の温度を下回っていても、ＨＶＡＣユニット２の空気流路５からの空気の吹出し温度がある程度高く、暖房能力が足りていると判断される場合には、ＰＴＣヒータ２９の出力を上げずに、冷媒圧縮機９の回転数を下げるようにする。この制御によれば、バッテリ容量に対する暖房消費電力をさらに抑え、車両の走行距離の低下を最小限に抑えることができる。
【００６７】
なお、車両用空調システム１Ｃの冷房運転時には、冷媒は、第２冷媒蒸発器１８ではなく第１冷媒蒸発器７を通過して循環する。そこで、冷房運転時には、第１冷媒蒸発器７に取り付けられたフロストセンサ３０によって検出された第１冷媒蒸発器７のフィンの温度または第１冷媒蒸発器７を通過した空気の吹出し温度が所定の温度を下回っているとき、冷媒圧縮機９の回転数を下げて、冷媒圧縮機９を故障から保護するようにする。
【００６８】
また、上記のように、換気排熱回収ユニット４Ａ内の換気流路１９において、ＰＴＣヒータ２９は、第２冷媒蒸発器１８とファン２４の間、すなわち第２冷媒蒸発器１８の上流側に設けられているとともに、ＰＴＣヒータ２９は、第２冷媒蒸発器１８の鉛直下方を避けるようにして、配置されている。したがって、第２冷媒蒸発器１８に結露や着霜が発生した場合にも、この第２冷媒蒸発器１８からＰＴＣヒータ２９に水分が飛散したり垂れ落ちたりすることがないので、水分によるＰＴＣヒータ２９の故障を防ぎ、ＰＴＣヒータ２９を安全に作動させることができる。
【００６９】
また、上記のように、第１冷媒蒸発器７の出口側、すなわち第１冷媒蒸発器７の冷媒圧縮器９側に設けられた開閉弁１５が設けられている。この開閉弁１５が設けられていない場合には、低外気温時に、第２冷媒蒸発器１８で蒸発されずに残った液冷媒が、排熱回収回路２３から冷媒圧縮機９に流れる途中で第１冷媒蒸発器７へと逆流して第１冷媒蒸発器７に溜まり込み、ヒートポンプサイクル３を流れる冷媒が不足するガスロー運転に陥る恐れがある。本実施形態では、車両用空調システム１Ｃの暖房運転時に開閉弁１５を閉じることで、液冷媒が第１冷媒蒸発器７に溜まり込むガスロー運転を回避することができる。
【００７０】
（第４実施形態の変形例）
第４実施形態の車両用空調システム１Ｄでは、換気排熱回収ユニット４内に設けられている第２冷媒蒸発器１８にフロストセンサ３１が設置されていた。しかし、第２冷媒蒸発器１８にフロストセンサ３１を設置する代わりに、冷媒圧縮機９の低圧側の圧力を検出する低圧センサ（図示せず）を設けてもよい。
【００７１】
この構成においては、低圧センサによって検出された冷媒圧縮機９の低圧側の圧力が所定の圧力を下回っている場合に、冷媒圧縮機９において高圧縮比運転または液圧縮運転が発生して冷媒圧縮機９が故障することが予測される。これを防ぐため、換気流路１９内において第２冷媒蒸発器１８の上流側に設置されたＰＴＣヒータ２９の出力を上げ、第２冷媒蒸発器１８内における冷媒の蒸発を促進させるようにする。ただし、ＰＴＣヒータ２９の出力は、低圧センサによって検出された冷媒圧縮機９の低圧側の圧力が所定の圧力を下回らないようにできる範囲で、すなわち第２冷媒蒸発器１８への着霜を防ぐことができる範囲で、極力小さな出力とする。
【００７２】
あるいは、低圧センサによって検出された冷媒圧縮機９の低圧側の圧力が所定の圧力を下回っていても、ＨＶＡＣユニット２の空気流路５からの空気の吹出し温度がある程度高く、暖房能力が足りていると判断される場合には、ＰＴＣヒータ２９の出力を上げずに、冷媒圧縮機９の回転数を下げるようにする。
【００７３】
また、第２冷媒蒸発器１８にフロストセンサ３１を設置するとともに、冷媒圧縮機９の低圧側の圧力を検出する低圧センサ（図示せず）を設け、これらフロストセンサ３１と低圧センサとを併用してもよい。
この場合には、フロストセンサ３１によって検出された第２冷媒蒸発器１８のフィンの温度または第２冷媒蒸発器１８を通過した空気の吹出し温度が所定の温度を下回っているか、低圧センサによって検出された冷媒圧縮機９の低圧側の圧力が所定の圧力を下回っているかの２つの条件のうち、少なくとも一方の条件が満たされた場合に、ＰＴＣヒータ２９の出力を上げるか、冷媒圧縮機９の回転数を下げるようにする。
これらの変形例の構成によっても、第４実施形態の車両用空調システム１Ｄと同様の効果が得られる。
【００７４】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について、図５を用いて説明する。
本実施形態の車両用空調システム１Ｄは、上記した第４実施形態の車両用空調システム１Ｃに加えて、第２膨張弁迂回回路３７と、第１連絡回路３８と、第２連絡回路３９とが設けられている点が異なっている。その他の点については、第４実施形態の車両用空調システム１Ｃと同様であるので説明は省略する。
【００７５】
第２膨張弁迂回回路３７は、第２膨張弁１７を迂回するように排熱回収回路２３に接続されている。第２膨張弁迂回回路３７上には開閉弁３２が設けられている。
第１連絡回路３８は、第２冷媒蒸発器１８の出口側と前記第１冷媒凝縮器１１の入口側とを連絡するように、排熱回収回路２３と冷媒回路２１とに接続されている。第１連絡回路３８上には、レシーバ３４と第３膨張弁３５が設けられている。第１連絡回路３８の排熱回収回路２３からの分岐点には、三方弁３３が設けられている。
第２連絡回路３９は、第１冷媒凝縮器１１の出口側と冷媒圧縮機９の入口側とを連絡するように、冷媒回路２１に接続されている。第２連絡回路３９上には、逆止弁３６が設けられている。
【００７６】
この構成において、車両用空調システム１Ｄの暖房運転時に、開閉弁３２を開放し、三方弁３３を第１連絡回路３８側に開放することによって、第２冷媒蒸発器１８の除霜を行うことができる。
具体的には、開閉弁３２を開放し、三方弁３３を第１連絡回路３８側に開放することによって、冷媒は、冷媒圧縮機９から、ＨＶＡＣユニット２の第２冷媒凝縮器８、逆止弁１６、レシーバ１３、開放弁３２、第２冷媒蒸発器１８、三方弁３３、レシーバ３４、第３膨張弁３５、第１冷媒凝縮器１１を経て、冷媒圧縮機９に戻る経路を循環する。
【００７７】
この際、開閉弁３２は第２膨張弁迂回回路１７を開放しているので、冷媒は第２膨張弁１７を迂回して第２膨張弁迂回回路１７を通過する。したがって、冷媒は開閉弁３２の前後で減圧されず、開閉弁３２を通過した液冷媒は、中温のまま第２冷媒蒸発器１８に流入する。この中温の液冷媒により、第２冷媒蒸発器１８を除霜することができる。
【００７８】
第２冷媒蒸発器１８を通過した冷媒は、一度レシーバ３４に受け入れられた後、第１連絡回路３８に設けられた第３膨張弁３５により減圧されて低圧の液冷媒となり、第１冷媒凝縮器１１に至る。この低圧の液冷媒は、第１冷媒凝縮器１１を通る間に、外気との熱交換により吸熱して、低圧のガス冷媒となり、逆止弁１６を経て、冷媒圧縮機９に吸入される。すなわち、第２冷媒蒸発器１８の除霜を実施する間は、第１冷媒凝縮器１１は蒸発器として機能することになる。低圧のガス冷媒は冷媒圧縮機９で圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となり、第２冷媒凝縮器８で車室内の空気に放熱することにより凝縮液化される。この中温の液冷媒は、再び開放弁を通過して第２冷媒蒸発器に流入する。
このように、車両用空調システム１Ｄの暖房運転を継続しながら、第２冷媒蒸発器１８の除霜を実施することができる。
【００７９】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について、図８を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１ないし第５実施形態に対して、第１膨張弁および第２膨張弁の構成が異なっている。その他の点については、第１ないし第５実施形態と同様であるので説明は省略する。
第１ないし第５実施形態では、第１膨張弁１４および第２膨張弁１７に電子膨張弁を用いていたが、本実施形態では、電子膨張弁に代えて、図４に示されるように、電磁開閉弁５１が一体化されている電磁開閉弁付温度式自動膨張弁５０を用いた構成とされている。
【００８０】
この電磁開閉弁付温度式自動膨張弁５０は、第１冷媒蒸発器７および第２冷媒蒸発器１８の冷媒回路入口側に設置されるものであり、蒸発器に対する入口側冷媒流路５４および出口側冷媒流路５５を備えた弁本体５３と、弁本体５３に設けられている入口側冷媒流路５４を開閉する電磁開閉弁５１と、該入口側冷媒流路５４に設けられている弁座部５６に着座され、その開度を調整するボール弁５７を備えた温度式自動膨張弁５２とが一体化された構成とされている。
【００８１】
電磁開閉弁５１は、電磁コイル５１Ａと、可動鉄心５１Ｂと、該可動鉄心５１Ｂの先端に設けられ、入口側流路５４を開閉する弁体５１Ｃとを備え、電磁コイル５１Ａへの通電により可動鉄心５１Ｂが軸方向に進退し、弁体５１Ｃが入口側流路５４を開閉するように構成されている。温度式自動膨張弁５２は、第１冷媒蒸発器７および第２冷媒蒸発器１８で蒸発した冷媒が流通する出口側冷媒流路５５内の冷媒の温度と圧力とを感温筒およびダイヤフラム５８を介して感知し、その差圧でシャフト５９を進退させ、バネ６０により付勢されているボール弁５７を押すことにより開度調整されるように構成されている。
【００８２】
上記の電磁開閉弁付温度式自動膨張弁５０を用いることにより、第１冷媒蒸発器７または第２冷媒蒸発器１８のいずれかを使用したサイクルでの運転時、電磁開閉弁５１を開とし、入口側流路５４を介して温度式自動膨張弁５２で断熱膨張された冷媒を第１冷媒蒸発器７または第２冷媒蒸発器１８に供給することによって、当該蒸発器出口の冷媒過熱度が一定となるように温度式自動膨張弁５２で自動制御することができる。従って、冷媒圧力検出手段および冷媒温度検出手段を必要とする電子膨張弁を使用したシステムに比べ、構成を簡素化し、低コスト化することができる。
【００８３】
［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態について、図９Ａから図９Ｃを用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１ないし第５実施形態に対して、レシーバ７０の構成が異なっている。その他の点については、第１ないし第５実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態のレシーバ７０は、第１ないし第５実施形態のレシーバ１３に代替されるものであり、レシーバ１３の入口側冷媒回路に設けられている逆止弁１２，１６を一体的に組み込んだ構成とされている。
【００８４】
レシーバ７０は、底を有する筒状の本体７１と、該本体７１の一端開口部に溶接された蓋体７２と、該蓋体７２に一端が接続され、他端が本体７１の底部付近まで延長された冷媒流出管７３と、本体７１内の上方部に設置された上下一対のフィルタ７４，７５間に乾燥剤７６を充填することにより構成されたドライヤ７７とから構成されたドライヤ付レシーバとされている。
【００８５】
上記蓋体７２には、第１冷媒凝縮器１１および第２冷媒凝縮器８からの冷媒配管が接続される２つの冷媒流入口７８，７９と冷媒流出管７３が接続されている冷媒流出口８０とが設けられており、これら冷媒流入口７８，７９および冷媒流出口８０には、それぞれ冷媒配管を接続するためのフィッテング部８１，８２，８３が設けられている。また、冷媒流入口７８，７９内には、逆止弁（逆流阻止手段）８４，８５が止め輪およびストッパ８６，８７を介して組み込まれている。
【００８６】
上記のように、レシーバとして冷媒流入口７８，７９に逆止弁８４，８５が一体に組み込まれているドライヤ付レシーバ７０を用いることにより、運転モードに応じて使用しない第１冷媒凝縮器１１および第２冷媒凝縮器８側からの冷媒回路を、レシーバ７０の冷媒流入口７８，７９に組み込まれている逆止弁８４，８５によって遮断することができる。従って、レシーバおよび逆止弁を個別に冷媒回路中に設けたシステムに比べ、フランジ等の接続部品が不要となり、システムのコンパクト化、低コスト化を図ることができる。
なお、レシーバ７０は、必ずしもドライヤ７７付きである必要はない。
【００８７】
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、ＨＶＡＣユニット２は、第１冷媒蒸発器６の下流側に温調用のエアミックスダンパが設けられているエアミックス方式のＨＶＡＣとしてもよい。また、ヒートポンプサイクル３において、冷媒切替え手段９を構成している三方切替え弁は、２個の電磁弁により代替してもよいし、四方切替え弁によって代替してもよい。更に、必要に応じ、車両用空調システム１，１Ａ〜１Ｄによりモータ冷却回路３０内の冷却媒体を冷却可能な構成としてもよい。
【００８８】
また、上記実施形態では、第１膨張弁１３および第２膨張弁１５として電子膨張弁や電磁開閉弁付温度式自動膨張弁４０を用いた例について説明したが、本発明は、通常の電磁開閉弁と温度式自動膨張弁を個別にシリーズに接続して構成したシステムを包含することは云うまでもない。
【符号の説明】
【００８９】
１  車両用空調システム
２  ＨＶＡＣユニット
３  ヒートポンプサイクル
６  空気流路
７  第１冷媒蒸発器
８  第２冷媒凝縮器
９  冷媒圧縮機
１０  冷媒切替え手段
１１  第１冷媒凝縮器
１４  第１膨張弁
１７  第２膨張弁
１８  第２冷媒蒸発器
１９  換気流路
２２  並列回路
２３  排熱回収回路
２６，２７  第１ＰＴＣヒータ
２８  湿度センサ
２９  第２ＰＴＣヒータ
３０，３１  温度センサ
３２  開閉弁
３５  第３膨張弁
３７  第２膨張弁迂回回路
３８  第１連絡回路
３９  第２連絡回路
５０  電磁開閉弁付温度式自動膨張弁
５１  電磁開閉弁
５２  温度式自動膨張弁
７０  レシーバ
７８，７９  冷媒流入口
８４，８５  逆止弁（逆流阻止手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2011016264.tif 000007
【図６】
2011016264.tif 000008
【図７】
2011016264.tif 000009
【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年9月29日(2011.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2011016264.tif 000014
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2011016264.tif 000015
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2011016264.tif 000016
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
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【国際調査報告】
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2011016264.tif 000019
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